热继电器的工作原理
2023-01-09电子元件
“一站式工业品采购，就上工品汇 感同身受，这个词很好的形容了今天要介绍的这个电器——热继电器。 基本知识 热继电器是一种以双金属片受热而动作的保护电器，主要用来保护电动机过载。电动机在实际的运行当中，经常会遇到过载的情况，但只要过载不严重，过载时间短，电动机绕组不超过允许的温升，这种情况是允许的。但是如果过载严重，过载时间长，就容易使电动机的绝缘老化，所短电动机的使用寿命，严重的还可能会烧毁电动机，因此我们使用热继电器对电动机进行热过载保护。 热继电器通常由以下五个部分构成：热元件、触头系统、动作机构、复位装置和电流整定机构。 在接线时，主电路三相分别接到L1-T1 L2-T2 L3-T3，控制回路接入NC两端。如下图： 热继电器的关键零件是热元件。双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片铆接在一起而制成，受热后两片金属片都会膨胀，但是一片膨胀得更快，因此受热时会出现弯曲变形，形成一个弧线，外弧是膨胀快的金属，内弧是膨胀慢的金属。 热继电器的国标简图画法和文字符号如下图所示： 热继电器的简图分为两个部分，一个部分是热元件部分，一般放置在主电路，另一部分是触点部分，一般放置在控制电路，文字符号一般用FR表示。 热继电器是如何工作的？ 那么热继电器究竟是如何起保护作用的呢？我们以热继电器的一相为例，来分析它的工作原理。 电流具有热效应，使用时，把热元件传接于电动机的主电路中，而常闭触点串接于电动机的控制电路中，当电动机正常工作时，热元件产生的热量虽然能够使双金属片弯曲，但不足以使热继电器的触点动作。当电动机过载时双金属片弯曲，位移增大，推动导板使常闭触点断开，切断电动机控制电路，从而断开电动机主回路，达到保护电动机的作用。热继电器动作后需要等待双金属片冷却后才能复位。 热继电器应该怎样选？ 热继电器主要用来保护电动机的过载，因此选用热继电器时应该先了解电动机的情况，如工作环境、启动电流、负载特性、工作方式以及它能够允许的过载的能力等。主要注意点如下: 1.原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的过载特性之下，同时在电动机短时过载和启动的瞬间，热继电器应不受影响（不动作）。 2.当热继电器用于保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用。例如，热继电器的整定值可等于0.95~1.05倍的电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，然后进行调整。 3.当热继电器用于保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一定范围的适应性。如果短时间内操作次数很多，就要选用带速饱和电流互感器的热继电器。 4.对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应使用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。 检测与测量 接下来我们对热继电器进行检查与测量： 对器件外观检查，是否有破损。 2.将热继电器插入底座，旋紧螺钉。注意，引脚应压在瓦形接线桩内。 3.对热元件进行测量：用万用表“声讯档”分别测量L1-T1 L2-T2 L3-T3两端。正常状态下，万用表发出蜂鸣声，表明热元件正常。对常闭触点NC两端进行测量：用万用表“声讯档”测量常闭触点两端，即NC两端，正常状态下万用表发出蜂鸣声，表明触点闭合。按下stop按钮时，万用表不发出声响，显示屏显示为1，表明触点断开。 这就是今天要介绍的热继电器，如果你觉得本文对你有帮助，欢迎转发分享。 热继电器是电机拖动重要电气装置，其原理是利用双金属片因过热发生形变的物理特性，可以看成一个常闭开关，把其串联在电机拖动的控制回路中，因为某种原因过热，热继电器动作状态变为开点，控制回路电机主接触器线圈失电主触头分离，电机停止。对电机起过热保护。 下图为单一起、停电动机热保护控制电路: 由于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作电动机过载和缺相保护，防止电动机因过载和缺相而烧毁，对电动机起到了很好保护作用，电路中短路保护功能由断路器QS完成。 热继器的额定值和整定值的选择，可按电动机的额定电流选择热继电器。取热继电器整定电流的0.95～1.05倍或中间值等于电动机额定电流。使用时要将热继电器的整定动作电流调至电动机的额定电流值。 一、热继电器的原理和作用 1、鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护热继电器的过载保护。符号为FR。 2、热继电器由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。下图中所示的双金属片下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。 3、热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。 4、有些型号的热继电器还具有断相保护功能。热继电器的断相保护功能是由内、外推杆组成的差动放大机构提供的。 5、若电动机出现过载情况，绕组中电流增大，通过热继电器元件中的电流增大使双金属片温度升得更高，弯曲程度加大，推动人字形拨杆，人字形拨杆推动常闭触头，使触头断开而断开交流接触器线圈电路，使接触器释放、切断电动机的电源，电动机停车而得到保护。 6、使用热继电器对电动机进行过载保护时，将热元件与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中，并调节整定电流调节旋钮，使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当电动机正常工作时，通过热元件的电流即为电动机的额定电流，热元件发热，双金属片受热后弯曲，使推杆刚好与人字形拨杆接触，而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，交流接触器保持吸合，电动机正常运行。 7、热继电器其它部分的作用如下：人字形拨杆的左臂也用双金属片制成，当环境温度发生变化时，主电路中的双金属片会产生一定的变形弯曲，这时人字形拨杆的左臂也会发生同方向的变形弯曲，从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保持不变，保证热继电器动作的准确性。这种作用称温度补偿作用。 8、它有复位方式调节螺钉。当螺钉位置靠左时，电动机过载后，常闭触头断开，电动机停车后，热继电器双金属片冷却复位。常闭触头的动触头在弹簧的作用下会自动复位。此时热继电器为自动复位状态。将螺钉逆时针旋转向右调到一定位置时，若这时电动机过载，热继电器的常闭触头断开。其动触头将摆到右侧一新的平衡位置。电动机断电停车后，动触头不能复位。必须按动复位按钮后动触头方能复位。此时热继电器为手动复位状态。若电动机过载是故障性的，为了避免再次轻易地起动电动机，热继电器宜采用手动复位方式。若要将热继电器由手动复位方式调至自动复位方式，只需将复位调节螺钉顺时针旋进至适当位置即可。 二、热继电器结构和接线说明 热继电器的构成主要可分为两个部分。——热元件和输出的辅助触点。 图片中靠左边的为主回路接线端子（3路，共6点），靠右边的是输出的辅助触点接线端。 热元件，通常由热胀系数不同的金属材料组成。双金属材料的热元件若受热，因膨胀系数不同，就会发生弯曲。工作时把热元件串联在电路的主回路中（例如电机启动器中电机的供电回路中）。——图片中靠左边，上下两排各有3个接线端子，每个热元件分别接在一上一下两个端子间，共有3个热元件，分别串联在电机的3条电源输入线上。 辅助触点，通常是一常开（NO）、一常闭（NC）触点。用于电机启动器的控制回路中。 当电机过载时，输入电机的电流会超过电机的额定电流，热继电器中的热元件会因流经的电流过大而发热。引起弯曲。通过内部的机械结构带动输出触点发生切换。达到输出“过载”信号的目的。 辅助触点的“NC”触头组可串联在控制电路的供电线路中（同“停止”按钮串联），一旦电机过载，辅助触点的“NC”触头就会切断控制回路的电源，使电机停止运转。 辅助触点的“NO”触头组可接报警设备（例如报警指示灯），一旦电机因过载而停止运转时，给出电机停止的原因——“过载”。 电工学习网：www.diangon.com 关注电工学习网官方微信公众号“电工电气学习”，收获更多经验知识。 热继电器是一种保护继电器，用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护。工作原理是电流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现对负载的过载保护。 1、鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护热继电器的过载保护。符号为FR。 2、热继电器由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。下图中所示的双金属片下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。 3、热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。 4、有些型号的热继电器还具有断相保护功能。热继电器的断相保护功能是由内、外推杆组成的差动放大机构提供的。5、若电动机出现过载情况，绕组中电流增大，通过热继电器元件中的电流增大使双金属片温度升得更高，弯曲程度加大，推动人字形拨杆，人字形拨杆推动常闭触头，使触头断开而断开交流接触器线圈电路，使接触器释放、切断电动机的电源，电动机停车而得到保护。 6、使用热继电器对电动机进行过载保护时，将热元件与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中，并调节整定电流调节旋钮，使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当电动机正常工作时，通过热元件的电流即为电动机的额定电流，热元件发热，双金属片受热后弯曲，使推杆刚好与人字形拨杆接触，而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，交流接触器保持吸合，电动机正常运行。 7、热继电器其它部分的作用如下：人字形拨杆的左臂也用双金属片制成，当环境温度发生变化时，主电路中的双金属片会产生一定的变形弯曲，这时人字形拨杆的左臂也会发生同方向的变形弯曲，从而使人字形拨杆与推杆之间的距离基本保持不变，保证热继电器动作的准确性。这种作用称温度补偿作用。 8、它有复位方式调节螺钉。当螺钉位置靠左时，电动机过载后，常闭触头断开，电动机停车后，热继电器双金属片冷却复位。常闭触头的动触头在弹簧的作用下会自动复位。此时热继电器为自动复位状态。将螺钉逆时针旋转向右调到一定位置时，若这时电动机过载，热继电器的常闭触头断开。其动触头将摆到右侧一新的平衡位置。电动机断电停车后，动触头不能复位。必须按动复位按钮后动触头方能复位。此时热继电器为手动复位状态。若电动机过载是故障性的，为了避免再次轻易地起动电动机，热继电器宜采用手动复位方式。若要将热继电器由手动复位方式调至自动复位方式，只需将复位调节螺钉顺时针旋进至适当位置即可。 了解热继电器整定电流和动作电流的区别方法，请点击下面“阅读原文”
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
1、电磁继电器的工作原理和特性
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点**等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
2、热敏干簧继电器的工作原理和特性
热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。
3、固态继电器（SSR）的工作原理和特性
固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。
固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。
二、继电器主要产品技术参数
1、额定工作电压
是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。
2、直流电阻
是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。
3、吸合电流
是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。
4、释放电流
是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。
5、触点切换电压和电流
是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。
三、继电器测试
1、测触点电阻
用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。
2、测线圈电阻
可用万能表R×10Ω档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。
3、测量吸合电压和吸合电流
找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。为求准确，可以试多几次而求平均值。
4、测量释放电压和释放电流
也是像上述那样连接测试，当继电器发生吸合后，再逐渐降低供电电压，当听到继电器再次发生释放声音时，记下此时的电压和电流，亦可尝试多几次而取得平均的释放电压和释放电流。一般情况下，继电器的释放电压约在吸合电压的10~50％，如果释放电压太小（小于1/10的吸合电压），则不能正常使用了，这样会对电路的稳定性造成威胁，工作不可靠。
四、继电器的电符号和触点形式
继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。继电器的触点有三种基本形式：
1.动合型（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。
2.动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。
3.转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。
五、继电器的选用
1.先了解必要的条件：①控制电路的电源电压，能提供的最大电流；②被控制电路中的电压和电流；③被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。
2.查阅有关资料确定使用条件后，可查找相关资料，找出需要的继电器的型号和规格号。若手头已有继电器，可依据资料核对是否可以利用。最后考虑尺寸是否合适。
3.注意器具的容积。若是用于一般用电器，除考虑机箱容积外，小型继电器主要考虑电路板安装布局。对于小型电器，如玩具、遥控装置则应选用超小型继电器产品
参考知识D
1.鉴于双金属弯曲过程中热量传递需要较长时间，热继电器不能作为短路保护，只能作为热继电器的过载保护。符号是fr。2.热继电器由加热元件、双金属、触点和一套传动和调节机构组成。发热元件是电阻很小的电阻丝，串联在被保护电机的主电路中。双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片轧制而成。下图所示的下双金属热膨胀系数大，上双金属热膨胀系数小。当电机过载时，流过发热元件的电流超过设定电流，双金属受热向上弯曲与扣板分离，使常闭触点断开。由于常闭触点接在电机的控制电路中，它的断开会切断与之相连的接触器线圈，从而使接触器主触点断开，切断电机主电路，实现过载保护。3.热继电器动作后，双金属会冷却一段时间，按下复位按钮即可复位。4.有些型号的热继电器还具有断相保护功能。继电器的热断相保护功能由内推杆和外推杆组成的差动放大机构提供。5.如果电机过载，绕组中电流增大，通过热继电器元件中电流的增大，双金属温度升高，弯曲度增大，推动人字变速杆，推动常闭触点，断开线圈电路，释放接触器，切断电机，电机停止时得到保护。6.当热继电器用于电机过载保护时，将热元件串联在电机的定子绕组上，将热继电器的常闭触点串联在交流接触器电磁线圈的控制电路上，调节整定电流调节旋钮，使人字变速杆与推杆有适当的距离。电机正常工作时，流过发热元件的电流为电机的额定电流。当发热元件发热时，双金属受热后弯曲，使推杆刚好接触人字换挡杆，而不能推动人字换挡杆。常闭触点处于闭合状态，交流接触器保持吸力，电机正常运行。7.热继电器其他部分的作用如下:人字换挡杆的左臂也是双金属材质。当环境温度变化时，主电路中的双金属会发生一定程度的变形和弯曲，然后人字变速杆的左臂也会发生同方向的变形和弯曲，从而保持人字变速杆与推杆之间的距离基本不变，保证热继电器动作的准确性。这个动作叫做温度补偿。8.它有一个复位调节螺钉。当螺钉位置在左侧时，常闭触点在电机过载后断开，热继电器的双金属在电机停止后冷却复位。常闭动触头在弹簧的作用下会自动复位。此时，热继电器处于自动复位状态。当螺钉逆时针向右旋转到一定位置时，如果这时电机过载，热继电器的常闭触点就会断开。其移动触点将位于右侧新的平衡位置。电机停机后，动触头不能复位。在可动触点复位之前，必须按下复位按钮。此时，热继电器被手动复位。如果电机过载故障，为了避免轻易再次启动电机，热继电器应手动复位。要将热继电器从手动复位模式调整到自动复位模式，只需将复位调整螺钉顺时针拧到适当的位置。